Uran je čudak među planetama Sunčevog sistema.
Dok je osa rotacije većine planeta okomita na njihovu orbitalnu ravan, Uran ima ekstremni ugao nagiba od 98 stepeni. Prevrnuo se na bok, verovatno od drevnog sudara. Takođe ima retrogradnu orbitu, suprotno od ostalih planeta.
Ledeni džin takođe ima neobičan odnos sa Suncem koji ga izdvaja od drugih planeta.
Uranova jedinstvenost proteže se do njegove gornje atmosfere, nazvane termosfera-korona. Temperatura u tom regionu je iznad 500 Celzijusa, a odgovorni izvori toplote zbunili su astronome.
Korona se prostire čak 50.000 km iznad površine, što je takođe izdvaja od drugih planeta. Što je još čudnije, temperatura mu opada.
Kada je Voiager 2 proleteo pored Urana 1986. godine, izmerio je temperaturu termosfere. U narednim decenijama, teleskopi su neprekidno merili Uranovu temperaturu.
Sva ova merenja pokazuju da se gornja atmosfera planete hladi i da se temperatura prepolovila. Nijedna druga planeta nije doživela iste promene.
Naučnici znaju da je Uranova termosfera tanki sloj. Ima ugrađenu jonosferu i pomaže astronomima da mere temperaturu termosfere. To je sloj jona koji odvaja donju atmosferu od magnetosfere planete.
Joni H3+ u jonosferi brzo postižu toplotnu ravnotežu sa okolnim neutralnim elementima. Joni emituju fotone u bliskom infracrvenom spektru (NIR) koji omogućavaju astronomima da prate temperaturu termosfere pomoću zemaljskih teleskopa pošto neke NIR talasne dužine prolaze kroz Zemljinu atmosferu.
Tako znaju da se gornja atmosfera hladi, dok posmatranja niže atmosfere ne pokazuju hlađenje.
Zahlađenje je zagonetno, a isključeni su sezonski efekti kao uzrok pada temperature. Takav je bio i Sunčev 11-godišnji solarni ciklus, koji vidi da se nivo energije od Sunca menja.
Novo istraživanje objavljeno u Geophisical Reviev Letters ima objašnjenje za temperaturni pomak. Naslov je „Snaga solarnog vetra verovatno upravlja temperaturom Uranove termosfere“. Glavni autor je dr Adam Masters sa Odeljenja za fiziku na Imperijal koledžu.
Prema Mastersu i njegovim kolegama, solarni vetar je odgovoran za Uranovo hlađenje. Sunčev vetar je tok naelektrisanih čestica koji dolazi iz najudaljenijeg sloja Sunca, korone. To je plazma sastavljena uglavnom od elektrona i protona i takođe sadrži atomska jezgra i teške jone.
„Ova očigledno veoma jaka kontrola gornje Uranove atmosfere od strane solarnog vetra je drugačija od onoga što smo videli na bilo kojoj drugoj planeti u našem Sunčevom sistemu“, rekao je Adams.
Dok Sunčev vetar ne prestaje, njegova svojstva se postepeno menjaju tokom vremenskih razmaka koje odgovaraju promenama u gornjoj atmosferi Urana.
Otprilike od 1990. godine, prosečan spoljni pritisak solarnog vetra polako ali značajno opada. Pad nije u korelaciji sa Sunčevim dobro poznatim 11-godišnjim ciklusom, ali je usko povezan sa Uranovom promenljivom temperaturom.
Ovo je sugerisalo istraživačima da, za razliku od Zemlje, Uranovu temperaturu ne kontrolišu fotoni.
Dobro je poznata činjenica da fotoni sa Sunca zagrevaju Zemlju. To je osnova za život. Dok magnetosfera naše planete u velikoj meri štiti Zemlju od sunčevog vetra, fotoni se ne zaustavljaju.
Uran je mnogo dalje od Sunca nego što je Zemlja, skoro 3 milijarde km, dok je Zemlja udaljena samo oko 228 miliona km od Sunca. Broj fotona koji stignu do Urana nije dovoljan da zagreje planetu. Umesto toga, opadajući solarni vetar dozvoljava Uranovoj magnetosferi da se širi.
Pošto magnetosfera štiti Uran od sunčevog vetra, njeno širenje otežava sunčevom vetru da stigne do planete. Energija teče kroz prostor oko planete, na kraju stiže do termosfere i kontroliše njenu temperaturu.
„Smanjenje kinetičke snage solarnog vetra, ili skoro identična ukupna snaga solarnog vetra, trebalo bi da znači slabljenje zagrevanja Uranove termosfere, što dovodi do uočenog dugoročnog pada temperature“, objašnjavaju autori u svom radu.
To znači da za bliske planete poput Zemlje, zvezdana svetlost kontroliše temperaturu termosfere, dok za planete udaljenije, solarni vetar preuzima kontrolu.
Ovo otkriće moglo bi uticati na predloženu buduću misiju na Uran.
Dekadno istraživanje planetarne nauke i astrobiologije 2023-2032 identifikovalo je misiju na Uran kao glavni prioritet, iako do sada nijedna nije odobrena. Koncept misije se zove Uran Orbiter and Probe (UOP), a jedan od njegovih glavnih ciljeva je proučavanje atmosfere ledenog giganta.
Misija bi se pozabavila misterijom Uranovog hlađenja, ali naučnici su se trudili da je shvate. Ovi nalazi znače da se ciljevi misije mogu ažurirati, a postavlja se pitanje kako energija solarnog vetra dospeva u Uranovu neobičnu magnetosferu.
Ova studija ne samo da odgovara na zagonetno pitanje o Uranu, već se proteže i na egzoplanete. Ako se ovo hlađenje solarnim vetrom može desiti ovde, može se desiti i drugde.
„Izvan Sunčevog sistema, ovo objašnjenje za hlađenje Uranove termosfere implicira da će egzoplaneta pratioci zvezda domaćina bez jakog lokalnog pokretanja (kao kod Jupitera) i sa dovoljno velikim magnetosferama biti podvrgnuti pretežno elektrodinamičkoj interakciji sa svojom roditeljskom zvezdom“, pišu autori.
Za ove egzoplanete, zvezdani vetar će snažno upravljati toplotnom evolucijom gornje atmosfere, a ne zvezdanim zračenjem. Zvezdani vetar takođe može pokretati određene vrste aurora.
„Ova snažna interakcija zvezda-planet na Uranu mogla bi da ima implikacije za utvrđivanje da li različite egzoplanete generišu jaka magnetna polja u svojoj unutrašnjosti – važan faktor u potrazi za naseljivim svetovima van našeg Sunčevog sistema“, zaključio je Adams.
